专题46 探究电流与电压、电阻关系重点实验问题（原卷版+解析版）--【夺分宝典】中考物理电学知识体系必考重点亮点难点（专练）

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1．如图甲所示是小明“探究电流与电压、电阻的关系”的实验电路图。选用的实验器材是：电源（3V）、电流表（0～0.6A）、电压表（0～3V），定值电阻R1＝5Ω、R2＝10Ω、R3＝20Ω，滑动变阻器（40Ω 2A）、开关、导线若干。
（1）探究电流与电压关系：
①探究电流与电压的关系时，要保持 不变，采用的科学方法是 。
②小明在实验中进行多组数据测量的目的是什么？
③小明选用5Ω和10Ω的两只电阻分别进行实验后，由实验数据画出的图象如图乙所示，其中M图象对应的是哪只电阻？ 由M图象得到的实验结论是什么？
（2）探究电流与电阻的关系：
①小明在实验中，首先确定一个保持不变的电压值U，当AB间的电阻R由5Ω换成10Ω时，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向 （选填“a”或“b”）移动，才能使电压表示数变为U。
②当AB间换接20Ω的电阻时，小明无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电压表的示数都无法达到U．请你告诉他，为完成实验，U的取值范围是 。
【答案】（1）①电阻；控制变量法；②得出普遍性的结论；③5Ω；电阻一定时，电流与电压成正比；（2）①b；②1V～3V
【解析】（1）探究电流与电压关系：
①探究电流与电压的关系时，要保持电阻不变，采用的科学方法是控制变量法；
②小明在实验中进行多组数据测量的目的是得出普遍性的结论；
③小明选用5Ω和10Ω的两只电阻分别进行实验后，由图乙作图如下所示：
由图可知，当电压相等时，M对应的电流大，由欧姆定律，R＝，M图象对应的电阻小，故M图象对应的是5Ω；
由M图线为过原点的直线，故由M图象得到的实验结论是：电阻一定时，电流与电压成正比；
（2）探究电流与电阻的关系：
①根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向b端移动，才能使电压表示数变为U；
②由串联电路电压的规律和分压原理有：
＝，
方程左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器连入的电阻最大时对应的定值电阻也最大，
此时电压表的示数最小，
即＝，
U＝1V，即控制的最小电压为1V，最大电压为3V，U的取值范围是1V～3V。
2．在探究“电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压的关系”的实验中，所用的实验器材有：电流表、电压表、10Ω的定值电阻、滑动变阻器、开关各一个，1.5V的干电池两节，导线若干。
（1）用笔画线，将图1所示的电路补充完整。
（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移动到 端（选填“a”或“b”）。
（3）用开关“试触”时，电压表和电流表均无示数，这说明电路中存在故障。若故障是某一个元件发生了断路，则发生断路的元件可能是 （只有一个选项正确，请将正确选项的宇母填在横线上）。
A．开关或定值电阻
B．定值电阻或电流表
C．开关、滑动变阻器或电流表
D．滑动变阻器、电压表或电流表
（4）排除故障后，继续进行实验，并将实验数据记录在下表。请在图2画出电流I与电压U的关系图象。
（5）根据图象，可得出的探究结论是： 。
【答案】（1）见图1；（2）a；（3）C；（4）见图2；（5）在电阻一定，电流与电压成正比。
【解析】（1）电源电压为3V，故电压表选用小量程与电阻并联，如下图所示：
（2）为了保护电路，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处，即滑到a端；
（3）因为电压表并联在电路中，如果电压表断路，电路中应该有电流，电流表有示数，所以电压表没有断路，电路中其他电路元件都是串联的，如何一个断路电路中都没有电流，通过以上分析可知选项C正确，ABD错误；
（4）根据描点法作图，如下图所示：
（5）分析数据可知，在电阻一定时，电阻两端的电压增大为原来的几倍，通过电阻的电流也增大为原来的几倍，得出的结论是：在电阻一定，电流与电压成正比。
3．在探究电阻一定时电流与电压关系的实验中，小强和小红设计的电路如图甲所示，电源电压3V保持不变。
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该置于 （填“a”或“b”）端。
（2）小强同学按图甲正确连接电路，闭合开关S，调节滑片P，得到的实验数据如表：
分析数据可知，应该将实验序号 组的数据删除，进而得出结论：电阻一定时， 。为了能够顺利完成上述实验，所用滑动变阻器的最大阻值不小于 Ω。
（3）小红同学连接的电路如图乙所示，小强同学发现接错了根导线。请在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线。
【答案】（1）a；（2）2；电流与电压成正比；16；（3）如图所示。
【解析】（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应该置于 阻值最大处的a端；
（2）因电流随电压的变大而变大，第2组数据不符合这个规律，故应该将实验序号2组的数据删除；
除第2组数据，考虑到误差因素，其它各组实验的电压与电流之比：
R＝＝＝＝＝，为一定值，进而得出结论：电阻一定时，电流与电压成正比；
由表中第1组数据，由串联电路的规律及欧姆定律，滑动变阻器连入电路的电阻：
R滑＝＝＝16Ω；
故变阻器的最大阻值不小于16Ω；
（3）原电路中，电压表测电源电压是错误的，电压表应与电阻并联测电阻的电压，如下所示：
4．图甲是“探究电流与电压关系”的实验电路，三个小组的同学分别用5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻和两节干电池进行探究。
（1）请用笔画线代替缺少的2根导线，将图甲的电路连接完整（要求：导线不能交叉，滑片P向B端移动时，电路中的电流变大）。
（2）正确连接电路，闭合开关，移动滑片P，发现电流表无示数，电压表有示数。可能的故障是定值电阻R （选填“断路”或“短路”）；排除故障，缓慢移动滑片P到某位置时。电压表的示数如图乙所示，为 V。
（3）将不同小组的数据汇总后，得到表的数据，分所可得：在电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成 比。
（4）在进一步探究“电流与电阻的关系”实验中：
①若保持定值电阻两端的电压为1.5V不变，在上表的数据中有 组可用于分析；
②为得到更多的实验数据，老师给每个小组再提供一个30Ω的定值电R0．某小组在实验中，无论怎样移动滑片P都不能将R0两端电压调为1.5V，其原因是滑动变阻器的最大阻值太 （选填“大”或“小”）。该小组所使用的滑动变阻器的规格可能 （选填下列选项前的字母）。
A.10Ω 3A B.20Ω 2A C.50Ω 1A
【答案】（1）如上所示；（2）断路；1.8；（3）正；（4）①2；②小；B。
【解析】（1）滑片P向B端移动时，电路中的电流变大，即电阻变小，故变阻器右下接柱连入电路中，电源电压为3V，由欧姆定律，电路的最大电流：
I大＝＝＝0.6A，故电流表选用小量程与电阻串联；
（2）正确连接电路，闭合开关，移动滑片P，发现电流表无示数，电路可能断路，电压表有示数，电压表与电源连通，可能的故障是定值电阻R断路；
排除故障，缓慢移动滑片P到某位置时，电压表的示数如图乙所示，电压表选用小量程，分度值为0.1V，为1.8V；
（3）将不同小组的数据汇总后，对R1而言，＝﹣﹣﹣﹣＝5Ω，同理，对R2、R3也有类似的结论，即电压与对应的电流之比为一定值，故可得：在电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成正比；
（4）在进一步探究“电流与电阻的关系”实验中：
①若保持定值电阻两端的电压为1.5V不变，由上表的数据中有2组可用于分析；
②当R3＝15Ω时，若电压表为1.5V，因电源电压为3V，则变阻器的电压为1.5V，由分压原理，变阻器连入电路的电阻为15Ω；
同理，当用一个30Ω的定值电阻R0实验时，要控制电压不变，变阻器的电阻为30Ω，故无论怎样移动滑片P都不能将R0两端电压调为1.5V（大于1.5V），其原因是滑动变阻器的最大阻值太小（小于30Ω）；
该小组所使用的滑动变阻器的规格可能20Ω 2A，选B。
5．小明和小华一起探究电流与电阻的关系。器材有新干电池两节，5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一只，“20Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一只，导线若干。
（1）用笔画线代替导线将甲图中电路补充完整，使滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小；
（2）将滑动变阻器滑片移动到最 端。闭合开关，小明发现电压表示数接近电源电压，可能是定值电阻R出现了 故障；
（3）排除故障后，移动滑动变阻器滑片，直至电压表示数为1V，此时电流表示数如图乙所示，大小为 A；
（4）小明逐一将10Ω和20Ω的电阻接入电路，继续进行实验。当 Ω的电阻接入电路后，无法将电压表示数调节到1V．于是，他改变定值电阻两端电压，重新依次进行实验。调节后的电压值应该不低于 V；
（5）实验结束后，小华觉得可以通过调整顺序来避免实验中存在的问题。合理的顺序是 。
【答案】（1）如图所示；（2）右；断路；（3）0.24；（4）20；1.5；（5）先后将20Ω和10Ω和5Ω的定值电阻接入电路，变阻器的滑片从阻值最大处向阻值较小处滑动，控制定值电阻两端的电压不变，进行实验，可以避免实验中存在的问题。
【解析】（1）滑动变阻器滑片向左移动时电阻减小，故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联，电源电压为3V，故电压表选用小量程与电阻并联，如下图所示：
（2）为了保护电路，变阻器的滑片移动到阻值最大处，将滑动变阻器滑片移动到最右端；
闭合开关，电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的电阻之外的电路是连通的，与电压表并联的电阻断路了；
（3）由图乙可知，电流表选用小量程，分度值是0.02A，电流表的示数是0.24A；
（4）若电压表示数为1V，根据串联电路电压的特点，变阻器分得的电压为：
U滑1＝3V﹣1V＝2V
变阻器分得的电压是电阻电压的2倍，将20Ω的电阻接入电路后，为保持电压不变，根据分压原理，变阻器连入电路中的阻值为2×20Ω＝40Ω，
而题中变阻器的最大阻值为20Ω，所以，滑动变阻器连入电路中的电阻最大，也不能使电压表示数为1V。
由串联电路电压的规律及分压原理有：
＝，
方程左边为一定值，故右边也为一定值，当变阻器连入电路的电阻最大时，对应的定值电阻应最大，此时，电阻的电压最小，
即：＝，
UV＝1.5V，所以调节后的电压值应该不低于1.5V；
（5）研究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，由（4）知，当定值电阻连入电路的电阻越大时，变阻器连入电路的电阻越大，故为避免实验中存在的问题（因定值电阻的电压过小，导致用较大的定值电阻时，因变阻器的最大电阻过小而无法完成实验）：
合理的顺序是：先后将20Ω和10Ω和5Ω的定值电阻接入电路，变阻器的滑片从阻值最大处向阻值较小处滑动，控制定值电阻两端的电压不变，进行实验，可以避免实验中存在的问题。
6. 在探究电流与电阻的关系时：
（1）下图是实验电路图的一部分，要完成实验，请在此基础上将实验电路图补充完整；___________
（2）按补充完整后的图进行实验，闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于___________端；
（3）闭合开关后，发现电流表的指针如图所示，造成这一现象的原因是___________；
（4）通过实验，得到的实验数据如下表所示，这些数据中，有一组是明显错误的，错误数据的序号是___________。
【答案】 （1） （2）a （3）电流表的正负接线柱接反了 （4）2
【解析】（1）在探究电流与电阻的关系时，需要保持电阻两端的电压一定，所以需要用到电压表并联在电阻的两端，实验电路图如图所示：
（2）闭合开关前，为了保护电路，应将滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处，即a端。
（3）闭合开关后，发现电流表的指针发生了反偏，造成这一现象的原因是电流表的正负接线柱接反了。
（4）在探究电流与电阻的关系时，应改变电阻的大小，同时需要保持电阻两端的电压一定，观察表中数据，根据U=IR，实验1、3、4、5、6，电阻两端电压
060A×5Ω=3V
0.20A×15Ω=3V
0.15A×20Ω=3V
0.12A×25Ω=3V
0.10A×30Ω=3V
实验2，电阻两端电压
U=IR=0.40A×10Ω=4V
即实验2没有控制电阻两端电压为3V不变，故错误数据的序号是2。
7. 小芳和同学们一起做“探究电流与电阻的关系”的实验，她们准备了电压为3V的电源，规格为“30Ω 1A”的滑动变阻器，阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的四个定值电阻，电流表，电压表、开关各一个，导线若干。她们利用这些器材设计了如图甲所示的电路。实验中控制定值电阻两端电压为2V不变，请帮助小芳和同学们完成以下问题：
（1）小芳和同学们先将5Ω的电阻接人电路中，滑动变阻器阻值调至最大，检查连接无误之后闭合开关，发现电流表示数接近零，电压表示数接近于电源电压，经分析可能是定值电阻处发生了______（选填“短路”或“断路”）；
（2）电路故障排除后，继续进行实验，调节滑动变阻器滑片，使电压表的示数为2V，电流表的示数如图乙所示，为______A，填入表格；
（3）接下来，小芳和同学们将5Ω的电阻更换成10Ω的电阻接入电路，要使电压表的示数保持2V不变，应向______（选填“左”或“右”）移动滑片；
（4）小芳和同学们通过实验得到了以下实验数据：
分析表中数据，可以得出结论：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成______比。
【答案】 （1）断路 （2）0.4 （3）左 （4）反
【解析】（1）检查连接无误之后闭合开关，发现电流表示数接近零，说明电路中可能存在断路，电压表示数接近于电源电压，说明电压表可以接到电源两端测电源电压，与电压表并联以外的部分没有断路，那么可能是与电压表并联的定值电阻处发生了断路。
（2）由乙图可知，电流表接的是小量程，分度值为0.02A，所以电流表示数为0.4A。
（3）探究电流与电阻关系，需要控制定值电阻两端的电压相同，而将把5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻，根据串联分压，电阻变大，定值电阻两端的电压变大，故需要滑动变阻器分担更多的电压，即滑动变阻器的阻值需要变大，故需要将滑动变阻器向左端移动。
（4）由表中数据可知，随着电阻的增大，电流却减小，但是电阻与电流的乘积是个常数，即电流与电阻成反比。所以分析表中数据，可以得出结论：当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。
8. 在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时，小明设计了如图-1所示电路。电源电压为3V且保持不变，R为定值电阻。
（1）连接电路时，开关应处于______状态；闭合开开关前滑动变阻器的滑片P应处于______处；
（2）闭合开关S，发现电压表示数接近3V，电流表指针几乎不偏转，移动滑片P的过程中，两表示数均无变化。已知导线、仪表均完好，且接触良好，则故障原因是______；
（3）排除故障后，闭合开关S，小明改变电阻R两端电压，进行了多次实验，实验数据记录如下表。
①请根据表中数据，在图-2中用描点法画出导体中的电流I与导体两端电压U的关系图象；（ ）
②分析数据可得：当导体电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成______；
（4）在此实验中改变电阻R两端的电压是通过改变______来实现的；
（5）此实验中多次测量寻找普遍规律的目的与下面的______（选填“A”或“B”）实验中多次测量的目的相同。
A．探究电流与电阻的关系
B．测量未知电阻的阻值
【答案】 ① 断开 ②最大阻值 ③ 电阻R断路 ④.
⑤ 正比 ⑥ 滑动变阻器接入电路的阻值 ⑦ A
【解析】（1）连接电路时，开关应处于断开状态，才能保护电路。
闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处。
（2）实验所用电路是串联连接，电压表测定值电阻R两端的电压，电流表测电路中的电流，闭合开关，电流表无示数，则电路中出现了断路，而电压表的示数接近3V，说明电压表与电源是接通的，那么出现的故障应是电阻R断路了。
（3）由表格数据在坐标中描出各，并用线将各点连接，作出是导体中电流I与导体两端电压U的关系图象如答案所示。
由表格数据知，各组电压与电流的比值为定值10，所以两者成正比关系，即：当是导体电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。
（4）据串联电路的分压特点，变阻器的滑片移动时，接入电路的阻值发生变化，则分去的电压也变化，那么电阻R两端的电压也随之变化，所以实验中通过改变变阻器接入电路的阻值来改变电阻R两端的电压。
（5）探究电流与电阻的关系，进行多次测量是寻找普遍规律，避免偶然性，而测量未知电阻的阻值进行多次实验是为了减小实验误差，故A选项正确。
9. 小亮在“探究电流与电阻的关系”实验中，使用的实验器材有：电池组、电流表、电压表、开关、5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻、滑动变阻器各一个、导线若干。
（1）先将5Ω的电阻接入如图甲所示电路中，将滑动变阻器的滑片放到______端；小亮在检查电路时，发现错接了一根导线，请你在这根导线上打“×”，并补画出正确的那根导线______。
（2）电路正确后，闭合开关，同时调节滑动变阻器，当电压表示数如图乙所示时，此时记下的电流表示数应为______A。
（3）断开开关，将电阻由5Ω换成10Ω；再闭合开关，同时调节滑动变阻器，______，记下电流表示数（将实验过程补充完整）；更换不同阻值电阻重复实验
（4）小亮用如图丙所示电路，测量额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻，（U额小于电源电压），电阻R0已知，将下面实验步骤补充完整。
①只闭合开关______，移动滑动变阻器滑片使电压表示数为U额；
②只闭合开关______，保持滑动变阻器滑片位置不变，读出电压表示数为U1；
③小灯泡电阻RL =______。（用物理量符号表示）
【答案】 ①左 ② ③0.44 ④保持电压表示数不变 ⑤ S、S2 ⑥. S、S1 ⑦
【解析】（1）在连接电路时，应将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处以保护电路，即将滑动变阻器的滑片放到左端，由图甲的电路可知，电流表并联接入而电压表串联接入，改正如下图所示：
（2）由图乙可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，故此时电压表示数应为2.2V，故由欧姆定律可知，此时电流表的示数应为
（3）因探究的是电流与电阻的关系，故应控制电阻两端电压不变，将电阻由5换成10后，应调节滑动变阻器，保持电压表示数不变，记下电流表示数，更换不同阻值电阻重复实验。
（4）只闭合开关S、S2，此时电压表测小灯泡两端电压，移动滑动变阻器滑片使电压表示数为U额，则由欧姆定律可得，此时电路中的电流为
只闭合开关S、S1，此时电压表测小灯泡与电阻R0两端电压之和，此时电路中的电流为
因电路中的电流不变，故有
解得小灯泡电阻
实验次数
1
2
3
4
5
6
电阻R/Ω
10
电压U/V
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
电流I/A
0.04
0.08
0.12
0.16
0.20
0.24
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
电流I/A
0.15
0.32
0.30
0.38
0.45
R1
5Ω
R2
10Ω
R3
15Ω
U/V
0.8
1.0
1.5
2.0
U/V
1.2
1.8
2.2
2.6
U/V
1.5
1.8
2.1
2.4
I/A
0.16
0.20
0.30
0.40
I/A
0.12
0.18
0.22
0.26
I/A
0.10
0.12
0.14
0.16
数据序号
1
2
3
4
5
6
电阻
5
10
15
20
25
30
电流
0.60
0.40
0.20
0.15
0.12
0.10
电阻/Ω
5
10
15
20
电流/A
0.2
0.13
0.1
试验次数
1
2
3
4
电压表示数U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
电流表示数I/A
0.10
0.15
0.20
0.25